JP3315964B2 - Ultrasound diagnostic equipment - Google Patents
Ultrasound diagnostic equipmentInfo
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、レンズ方向または
短軸方向に開口制御可能な超音波診断装置に係わり、ま
た、被検体に超音波を送受信する振動子が、長軸方向
(走査方向)と短軸方向(レンズ方向)との2次元に配
列された探触子を用いた超音波診断装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus capable of controlling an aperture in a lens direction or a short axis direction, and a vibrator for transmitting and receiving an ultrasonic wave to and from a subject in a long axis direction (scanning direction). The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus using probes arranged two-dimensionally in a short axis direction (lens direction).
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、短軸方向に開口制御が可能である
振動子を用いた超音波診断装置は特開平9―526号に記載
されたものが知られている。図7は従来のこの種の超音
波診断装置の構成を示しており、振動子Pi,jが短軸方向
にM行、長軸方向にN列(1≦i≦M、この場合にはM
=6、1≦j≦N、この場合にはN=10)に配列され
ている。第j列の振動子には短軸開口制御回路210-jが
接続されている。各列の短軸開口制御回路210-jの構成
は同一である。第10列の振動子に対応する短軸開口制御
回路210-10は、プリアンプ200-k(i≦3の場合k=
i、i≧4の場合k=7−i)と、スイッチ201-kと、
ダイオード202-kと、保護回路203により構成される。
短軸開口制御回路210-10には、送信器204-10と、受信器
205-10が接続される。受信器205-1〜205-10の出力には
受信整相回路206が接続される。スイッチ201-kは受信
の開口を制御するためのものであり、近距離からのエコ
ーに対してはスイッチ201-3がオンとなり、i=3,4の振
動子からの受信信号が受信器205-10に送られる。このた
め、受信の短軸開口は狭く、短軸方向の分解能が高い。
一方、遠距離からのエコーに対してはすべてのスイッチ
202-kがオンとなり、第10列のすべての振動子Pi,10から
の受信信号が受信器205-10に送られる。このため、受信
の開口は広がり、音響レンズ220によりビームが強く収
束され分解能が高い。他の列についても同様にして開口
が変化する。このようにして、近距離から遠距離まで高
い分解能の受信信号を得ることができる。2. Description of the Related Art Conventionally, an ultrasonic diagnostic apparatus using a vibrator capable of controlling the aperture in the short axis direction is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-526. FIG. 7 shows the configuration of a conventional ultrasonic diagnostic apparatus of this type. A transducer Pi, j has M rows in the short axis direction and N columns in the long axis direction (1 ≦ i ≦ M, in this case M
= 6, 1 ≦ j ≦ N, in this case N = 10). The short-axis aperture control circuit 210-j is connected to the vibrators in the j-th column. The configuration of the short-axis aperture control circuit 210-j in each column is the same. The short-axis aperture control circuit 210-10 corresponding to the vibrator in the tenth row has the preamplifier 200-k (k =
i, i = 4, k = 7-i), switch 201-k,
It comprises a diode 202-k and a protection circuit 203.
The short axis aperture control circuit 210-10 includes a transmitter 204-10 and a receiver.
205-10 is connected. A reception phasing circuit 206 is connected to outputs of the receivers 205-1 to 205-10. The switch 201-k is for controlling the aperture of reception. The switch 201-3 is turned on for an echo from a short distance, and the reception signal from the vibrator of i = 3, 4 is received by the receiver 205. Sent to -10. For this reason, the short-axis aperture for reception is narrow, and the resolution in the short-axis direction is high.
On the other hand, all switches for echoes from a long distance
202-k turns on, and the received signals from all the transducers Pi, 10 in the tenth row are sent to the receiver 205-10. For this reason, the reception aperture widens, the beam is strongly converged by the acoustic lens 220, and the resolution is high. The aperture changes in the same manner for the other rows. In this manner, a received signal with high resolution can be obtained from a short distance to a long distance.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の超音波診断装置においては、多数のプリアンプ200-
kと、スイッチ201-kを配列振動子の近くに配置する必要
が有り、このため、探触子が大きく重くなるという問題
を有していた。However, in the above conventional ultrasonic diagnostic apparatus, a large number of preamplifiers 200-200 are required.
It is necessary to dispose k and the switch 201-k near the arrayed transducers, which has a problem that the probe becomes large and heavy.
【0004】本発明は、上記従来の問題を解決するもの
で、多数のプリアンプとスイッチを用いることなく、レ
ンズ方向または短軸方向に開口制御可能な軽量で扱いや
すい探触子を有する優れた超音波診断装置を提供するも
のである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above-mentioned conventional problems and provides an excellent ultra-light probe having a lightweight and easy-to-handle probe capable of controlling the aperture in the lens direction or the short axis direction without using a large number of preamplifiers and switches. An ultrasonic diagnostic apparatus is provided.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】上記問題を解決するた
め、本発明の超音波診断装置は、配列された複数の振動
子により開口を構成し、前記各振動子から発生する超音
波の高域周波数成分の比率が開口中央部の振動子におい
て開口辺縁部の振動子よりも大である探触子と、前記各
振動子の感度差を補正するための抵抗加算手段と、前記
振動子で受信され、前記抵抗加算手段を通過した被検体
からのエコー信号を増幅する受信回路と、前記エコー信
号を帯域制限し、近距離では高域周波数成分の受信感度
が高く、遠距離では低域周波数成分の受信感度が高いダ
イナミックフィルタとを備え、前記受信回路は電流入力
アンプであり、過大入力による逆バイアスを防止する手
段を有するベース接地回路で構成され、前記電流入力ア
ンプの入力が前記各振動子を駆動する送信回路に接続さ
れているものであり、近距離からのエコーに多く含まれ
る高周波成分に対しては開口が狭く細いビームが得ら
れ、遠距離からのエコーに多く含まれる低周波成分に対
しては開口が広く音響レンズ等により強く収束されたビ
ームが得られ、近距離から遠距離まで分解能の高い超音
波診断装置を実現できることとなる。特に、抵抗加算の
精度を高くでき、送信信号と受信信号のためのケーブル
を共用することができる。 In order to solve the above-mentioned problems, an ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention comprises an aperture formed by a plurality of vibrators arranged, and a high-frequency ultrasonic wave generated from each of the vibrators. the resistance adding means for the ratio of the frequency components are corrected and probe is greater than the transducer of the opening edge portion, the sensitivity difference between the respective transducers in the transducer opening the central portion, the
Subject received by the vibrator and passed through the resistance adding means
A receiving circuit that amplifies the echo signal from the, and band-limiting the echo signal , comprising a dynamic filter having high reception sensitivity of high-frequency components at short distances and high reception sensitivity of low-frequency components at long distances , The receiving circuit has a current input
It is an amplifier and a means to prevent reverse bias due to excessive input.
A grounded base circuit having a plurality of stages, wherein the current input
The input of the amplifier is connected to the transmission circuit that drives each of the transducers.
A narrow beam is obtained for high-frequency components that are often included in echoes from short distances, and a narrow beam is obtained for low-frequency components that are often included in echoes from long distances. A beam that is strongly converged by an acoustic lens or the like is obtained, and an ultrasonic diagnostic apparatus with high resolution from a short distance to a long distance can be realized. In particular, resistance addition
High precision cable for transmission and reception signals
Can be shared.
【0006】また、本発明の超音波診断装置は、前記探
触子の開口中央部において、開口辺縁部よりも前記振動
子の厚みが薄いことを特徴とするものであり、開口中央
部において振動子の中心周波数が高まり、発生する超音
波の高域周波数成分の比率を大きくできることとなる。The ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention is characterized in that the thickness of the transducer is smaller at the center of the opening of the probe than at the periphery of the opening. The center frequency of the vibrator is increased, and the ratio of the high frequency components of the generated ultrasonic waves can be increased.
【0007】また、本発明の超音波診断装置は、前記探
触子が、前記各振動子の前面に音響整合層を有し、前記
探触子の開口中央部において、開口辺縁部よりも前記音
響整合層の厚みが薄いことを特徴とするものであり、開
口中央部において振動子の中心周波数が高まり、発生す
る超音波の高域周波数成分の比率を大きくできることと
なる。Further, in the ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention, the probe has an acoustic matching layer on the front surface of each of the transducers, and the center of the opening of the probe is closer than the edge of the opening. The thickness of the acoustic matching layer is small, and the center frequency of the vibrator is increased at the center of the opening, so that the ratio of high frequency components of generated ultrasonic waves can be increased.
【0008】また、本発明の超音波診断装置は、前記各
振動子にそれぞれ接続されて低域周波数の送信感度を補
正するための分離素子を備え、前記抵抗加算手段が、低
域周波数の受信感度を補正することを特徴とするもので
あり、 発生する超音波の低域周波成分の送受信感度を
開口中央部と辺縁部で同一レベルにできることとなる。Further, the ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention includes a separating element connected to each of the transducers for correcting the transmission sensitivity of a low frequency, and the resistance adding means includes a receiving element for receiving the low frequency. The sensitivity is corrected, and the transmission / reception sensitivity of the low frequency component of the generated ultrasonic wave can be set to the same level at the center and the periphery of the opening.
【0009】[0009]
【0010】[0010]
【0011】また、本発明の超音波診断装置は、前記各
振動子がM行N列に配列され、同一列の振動子に関し
て、開口中央部の振動子が発生する超音波の高域周波成
分の比率が大であり、同一行の振動子の特性が同一であ
り、前記抵抗加算手段が同一列の振動子からの出力を加
算し、前記抵抗加算された出力に対し整相する手段を備
えたものであり、短軸方向の開口中央部において振動子
の中心周波数が高まり、発生する超音波の高域周波数成
分の比率を大きくできることとなる。In the ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention, each of the transducers is arranged in M rows and N columns, and with respect to the transducers in the same column, a high frequency component of an ultrasonic wave generated by the transducer at the center of the opening. Is large, the characteristics of the vibrators in the same row are the same, and the resistance adding means adds the outputs from the vibrators in the same column, and includes means for phasing the output obtained by the resistance addition. Therefore, the center frequency of the vibrator is increased at the central portion of the opening in the short-axis direction, and the ratio of the high frequency components of the generated ultrasonic waves can be increased.
【0012】[0012]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を用いて説明する。 (実施の形態1)図1は本発明の実施の形態1における
超音波診断装置の概略ブロック図を示している。図1に
おいて、探触子1は、超音波の送受信を行うもので、振
動子P1〜P3、加算抵抗RS-1〜RS-3から構成され、1列の
列状に配列されて開口を構成している。送信回路2は、
駆動パルスを発生し探触子1を駆動する。受信回路3
は、探触子1からの受信信号を増幅する。ダイナミック
フィルタ4は、被検体から反射するエコー信号の到達深
度に応じて中心周波数が可変であるバンドパスフィルタ
である。表示部5は、ダイナミックフィルタ4からの出
力を画像として表示する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Embodiment 1 FIG. 1 is a schematic block diagram of an ultrasonic diagnostic apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 1, a probe 1 transmits and receives ultrasonic waves, and includes transducers P1 to P3 and addition resistors RS-1 to RS-3, and is arranged in a single row to form an aperture. are doing. The transmission circuit 2
The driving pulse is generated to drive the probe 1. Receiving circuit 3
Amplifies the signal received from the probe 1. The dynamic filter 4 is a bandpass filter whose center frequency is variable according to the depth of arrival of the echo signal reflected from the subject. The display unit 5 displays an output from the dynamic filter 4 as an image.
【0013】図2(a)は、振動子P1〜P3の補正前におけ
る感度の周波数特性、図2(b)は、振動子P1〜P3の補正
後における感度の周波数特性、図2(c)は、ダイナミッ
クフィルタ4の利得の周波数特性を示している。FIG. 2A is a diagram showing the frequency characteristics of the sensitivities of the oscillators P1 to P3 before correction, FIG. 2B is a diagram showing the frequency characteristics of the sensitivities of the oscillators P1 to P3 after correction, and FIG. Indicates the frequency characteristic of the gain of the dynamic filter 4.
【0014】以上のように構成された超音波診断装置に
ついて、図1を用いてその動作を説明する。まず、送信
回路2は、広帯域かつ大振幅の駆動パルスを発生する。
駆動パルスは、加算抵抗RS-1〜RS-3を介して振動子P1〜
P3を駆動し、超音波パルスが発生する。振動子P1〜P3の
周波数特性は、この実施例では、図2(a)に示すよう
に、開口中央部の振動子P2は、中心周波数が高く、高域
周波数まで送信感度が高いが、開口辺縁部の振動子P1、
P3は中心周波数が低く、高域周波数において送信感度が
低い。一方、振動子P1、P3は、低域周波数において送信
感度が高いが、振動子P2は低域周波数において送信感度
が低い。加算抵抗RS-1〜RS-3は、振動子P1、P3と振動子
P2の送受信感度差を補正するもので、直列抵抗を用いて
低域周波数における振動子P1、P3の感度を下げ、補正す
ることにより、図2(b)に示すように振動子P2の送信感
度と同一レベルにすることが可能である。The operation of the ultrasonic diagnostic apparatus configured as described above will be described with reference to FIG. First, the transmission circuit 2 generates a broadband and large-amplitude drive pulse.
The drive pulse is applied to the transducers P1 to P1 through the addition resistors RS-1 to RS-3.
Driving P3 generates an ultrasonic pulse. In this embodiment, the frequency characteristics of the oscillators P1 to P3 are such that, as shown in FIG. 2A, the oscillator P2 at the center of the opening has a high center frequency and high transmission sensitivity up to a high frequency range. Vibrator P1 at the edge,
P3 has a low center frequency and low transmission sensitivity at high frequencies. On the other hand, the vibrators P1 and P3 have high transmission sensitivity at low frequency, while the vibrator P2 has low transmission sensitivity at low frequency. The addition resistors RS-1 to RS-3 are connected to the vibrators P1 and P3 and the vibrator.
The transmission and reception sensitivity difference of P2 is corrected. The sensitivity of the transducers P1 and P3 in the low frequency range is reduced and corrected by using a series resistor, as shown in FIG. 2 (b). Can be at the same level as
【0015】このようにして発生した超音波パルスは、
被検体で反射され、エコー信号として振動子P1〜P3で受
信される。受信された信号は、加算抵抗RS-1〜RS-3によ
り加算される。受信感度についても、加算抵抗RS-1〜RS
-3により送信感度と同様に補正することができる。加算
抵抗RS-1〜RS-3を通過した受信信号は、受信回路3で増
幅され、ダイナミックフィルタ4によりフィルタ処理さ
れる。The ultrasonic pulse generated in this manner is
The light is reflected by the subject and received by the transducers P1 to P3 as an echo signal. The received signals are added by the addition resistors RS-1 to RS-3. Regarding the reception sensitivity, the addition resistors RS-1 to RS
With -3, it can be corrected similarly to the transmission sensitivity. The reception signals passing through the addition resistors RS-1 to RS-3 are amplified by the reception circuit 3 and are filtered by the dynamic filter 4.
【0016】図2(c)はダイナミックフィルタ4の周波
数特性の反射体までの距離依存を表す。図2(c)に示す
ように、ダイナミックフィルタ4は、近距離からのエコ
ーに対しては高域周波数成分を通過させ、遠距離からの
エコーに対しては低域周波数成分を通過させる。従っ
て、近距離においては、振動子P2による送受信に関して
感度が高い。すなわち探触子1の開口中央部において感
度が高い。また、遠距離においては、振動子P1〜P3によ
る送受に関して感度が高い。すなわち探触子1の開口全
体において感度が高い。このようにしてダイナミックフ
ィルタ4を通過したエコー信号により、近距離に対して
は開口が狭く細いビームが得られ、遠距離に対しては開
口が広く、指向性の高いビーム、または音響レンズ等に
よる強い収束が可能となり、細いビームが得られる。FIG. 2C shows the dependence of the frequency characteristic of the dynamic filter 4 on the distance to the reflector. As shown in FIG. 2 (c), the dynamic filter 4 passes high frequency components for echoes from a short distance, and passes low frequency components for echoes from a long distance. Therefore, at short distances, the sensitivity for transmission and reception by the transducer P2 is high. That is, the sensitivity is high at the center of the opening of the probe 1. Further, at long distances, the sensitivity is high for transmission and reception by the transducers P1 to P3. That is, the sensitivity is high over the entire opening of the probe 1. The echo signal that has passed through the dynamic filter 4 in this way provides a narrow beam with a narrow aperture for short distances, a beam with a wide aperture and high directivity for long distances, or an acoustic lens or the like. Strong convergence is possible and a narrow beam is obtained.
【0017】以上のように、本実施の形態1によれば、
開口中央部に中心周波数が高い振動子P2を用い、開口辺
縁部に中心周波数が低い振動子P1、P3を用い、低域の周
波数において感度が同一レベルとなるように加算抵抗RS
-1〜RS-3を用いて補正し、近距離では高域周波数成分の
受信感度が高く、遠距離では低域周波数成分の受信感度
が高いダイナミックフィルタ4を用いることにより、近
距離から遠距離まで高い分解能を得ることができる。As described above, according to the first embodiment,
Using a vibrator P2 with a high center frequency at the center of the opening and vibrators P1 and P3 with a low center frequency at the periphery of the opening, and using an addition resistor RS so that the sensitivity is the same level at low frequencies.
-1 to RS-3, the dynamic filter 4 has high reception sensitivity for high-frequency components at short distances and high reception sensitivity for low-frequency components at long distances. High resolution can be obtained.
【0018】(実施の形態2)図3は本発明の実施の形
態2における超音波診断装置の送受信部の概略ブロック
を示している。図3において、探触子11は、超音波の送
受信を行うもので、複数の振動子P10〜P15を配列して開
口を構成したものである。音響整合層15は、振動子P10
〜P15の電気音響変換効率を改善するものであり、例え
ば樹脂材料等により構成される。音響レンズ16は、超音
波ビームを収束するものであり、例えば樹脂等により構
成される。送信回路12が発生する駆動パルスは、送受信
ケーブル17を介して分離素子ID-10〜ID-12に印加され
る。分離素子ID-10〜ID-12は、図4の等価回路に示すよ
うに抵抗とダイオード等で構成される。例えば、分離素
子ID-10は、直列抵抗RI-10とダイオードDI-10,1とDI-1
0,2から構成される。加算抵抗RS-10〜RS-12は、振動子P
10〜P15からの受信信号を加算するものである。加算抵
抗RS-10〜RS-12を通過した受信信号は、送受信ケーブル
17を通過し、受信回路13で増幅される。受信回路13の出
力は、ダイナミックフィルタ14に接続される。(Embodiment 2) FIG. 3 shows a schematic block diagram of a transmitting / receiving section of an ultrasonic diagnostic apparatus according to Embodiment 2 of the present invention. In FIG. 3, a probe 11 transmits and receives ultrasonic waves, and has an aperture formed by arranging a plurality of transducers P10 to P15. The acoustic matching layer 15 includes the vibrator P10
P15 to improve the electro-acoustic conversion efficiency, and are made of, for example, a resin material. The acoustic lens 16 focuses the ultrasonic beam, and is made of, for example, resin. The drive pulse generated by the transmission circuit 12 is applied to the separation elements ID-10 to ID-12 via the transmission / reception cable 17. Each of the separation elements ID-10 to ID-12 includes a resistor, a diode, and the like as shown in the equivalent circuit of FIG. For example, the separating element ID-10 includes a series resistor RI-10, diodes DI-10,1 and DI-1.
It consists of 0,2. The summing resistors RS-10 to RS-12 are connected to the oscillator P
It adds the received signals from 10 to P15. Received signals that have passed through the addition resistors RS-10 to RS-12
The signal passes through 17 and is amplified by the receiving circuit 13. The output of the receiving circuit 13 is connected to a dynamic filter 14.
【0019】振動子P10〜P15は圧電振動子で構成され、
探触子11の開口中央部の振動子P12とP13は、圧電体の厚
みが薄く、中心周波数が高い。音響整合層15は1/4波長
板としての効果を有し、振動子の共振周波数における波
長の1/4相当になるように整合層15の厚みが選ばれる。
開口中央部の振動子P12とP13の共振周波数が高いので、
音響整合層15は開口中央部で薄くなる。このようにし
て、開口中央部の振動子P12と振動子P13の中心周波数を
高くし、高域周波数において感度を高くすることができ
る。また、開口辺縁部の振動子P10とP15の中心周波数を
低くし、高域周波数において感度を低くすることができ
る。また、振動子P10〜P15の、低域周波数における感度
の差は、図4に示す分離素子ID-10〜ID-12、および図3
に示す加算抵抗RI-10〜RI-12の抵抗値により補正でき
る。加算抵抗RI-10〜RI-12は受信回路13に接続される。The vibrators P10 to P15 are constituted by piezoelectric vibrators,
The transducers P12 and P13 at the center of the opening of the probe 11 have a thin piezoelectric body and a high center frequency. The acoustic matching layer 15 has an effect as a quarter-wave plate, and the thickness of the matching layer 15 is selected so as to be equivalent to a quarter of the wavelength at the resonance frequency of the vibrator.
Since the resonance frequencies of the oscillators P12 and P13 at the center of the opening are high,
The acoustic matching layer 15 becomes thinner at the center of the opening. In this way, the center frequency of the vibrator P12 and the vibrator P13 at the center of the opening can be increased, and the sensitivity can be increased at high frequencies. Further, the center frequency of the vibrators P10 and P15 at the periphery of the opening can be lowered, and the sensitivity can be lowered at high frequencies. Further, the difference in sensitivity between the transducers P10 to P15 at low frequencies is determined by the separation elements ID-10 to ID-12 shown in FIG.
Can be corrected by the resistance values of the additional resistors RI-10 to RI-12 shown in FIG. The addition resistors RI-10 to RI-12 are connected to the receiving circuit 13.
【0020】以上のように構成された超音波診断装置に
ついて、図3を用いてその動作を説明する。まず、送信
回路12は、正極性の数十ボルト程度以上の駆動パルスを
発生する。駆動パルスは、分離素子ID-10〜ID-12に印加
される。図4において、駆動パルスは、ダイオードの順
方向電圧より大きいので、分離素子ID-10〜ID-12を通過
する。分離素子ID-10〜ID-12の直列抵抗RI-10〜RI-12
は、振動子P10〜P15の低域周波数における送信感度を同
一レベルにするために用いられる。なお、振動子P10〜P
15からの受信信号は、ダイオードの順方向電圧より小さ
いので、分離素子ID-10〜ID-12を通過しない。分離素子
ID-10は、振動子P10とP15に接続される。同様に、ID-11
はP11とP14に、ID-12はP12とP13に接続され、駆動パル
スは、配列された振動子P10〜P15に対して、P12、P13を
中心にして、対称に印加される。なお、駆動パルスを効
率よく印加するため、分離素子の抵抗RI-10〜RI-12の値
が低く選ばれるので、図3に示す加算抵抗RS−10〜RS−
12を通過する駆動パルスの割合は低い。The operation of the ultrasonic diagnostic apparatus configured as described above will be described with reference to FIG. First, the transmission circuit 12 generates a drive pulse having a positive polarity of about several tens of volts or more. The drive pulse is applied to the separation elements ID-10 to ID-12. In FIG. 4, the drive pulse passes through the separation elements ID-10 to ID-12 because it is larger than the forward voltage of the diode. Series resistance of separation elements ID-10 to ID-12 RI-10 to RI-12
Is used to make the transmission sensitivities of the transducers P10 to P15 in the low frequency range the same. Note that the vibrators P10 to P
Since the received signal from 15 is smaller than the forward voltage of the diode, it does not pass through the separation elements ID-10 to ID-12. Separation element
ID-10 is connected to transducers P10 and P15. Similarly, ID-11
Is connected to P11 and P14, and ID-12 is connected to P12 and P13, and the drive pulse is applied symmetrically to the arranged transducers P10 to P15 around P12 and P13. In order to efficiently apply the driving pulse, the values of the resistors RI-10 to RI-12 of the separation element are selected to be low, so that the addition resistors RS-10 to RS- shown in FIG.
The percentage of drive pulses passing through 12 is low.
【0021】図5は受信回路13の等価回路であり、過大
入力による逆バイアスを防止する手段を有するベース接
地型の電流入力アンプとして構成される。図5におい
て、受信回路13のNPNトランジスタTr1のエミッタは入力
であり、加算抵抗RS-10〜RS-12が接続され、さらに抵抗
R1を介して電源VEに接続される。Tr1のベースはコンデ
ンサC1を介して電源ラインに接続される。TR1のコレク
タは出力であり、抵抗R2を介して電源ラインに接続され
る。このようにして、トランジスタTR1はベース接地回
路を構成し、従って入力インピーダンスを極めて低くす
ることができる。また、この回路の利得は、加算抵抗RS
-10〜RS-12と抵抗R2の比により決まり、振動子P10〜P15
の受信感度が正確に補正される。トランジスタTR1のエ
ミッタには、送信回路12が接続され、正極性の高圧パル
スが印加される。その場合、エミッタの電位がベースお
よびコレクタより高くなるが、ダイオードD1とD2がオン
することにより、過大な逆バイアスがかかることはな
い。ダイオードD1がオンすることにより電源ラインの電
圧も上昇するが、電源VCとの間に設けられたダイオード
D4がオフとなり、駆動パルスが電源VCに吸収されること
はない。また、抵抗R1、R3、R4も十分高い値を選ぶこと
ができるので、ダイオードD1とD2がオンすることによる
駆動パルスへの影響は極めて少ない。駆動パルスが負極
性に振れる場合、電源VCと送信回路12の間が導通してし
まうが、電源VCに電流制限機能を設けることにより、駆
動パルスが電源VCに吸収されることを防止できる。FIG. 5 shows an equivalent circuit of the receiving circuit 13, which is configured as a grounded base type current input amplifier having means for preventing reverse bias due to excessive input. In FIG. 5, the emitter of the NPN transistor Tr1 of the receiving circuit 13 is an input, and additional resistors RS-10 to RS-12 are connected.
Connected to power supply VE via R1. The base of Tr1 is connected to a power supply line via a capacitor C1. The collector of TR1 is an output and is connected to a power supply line via a resistor R2. In this way, the transistor TR1 forms a grounded base circuit, so that the input impedance can be extremely low. Also, the gain of this circuit is
Determined by the ratio of -10 to RS-12 and resistance R2, oscillators P10 to P15
Is accurately corrected. The transmission circuit 12 is connected to the emitter of the transistor TR1, and a positive high-voltage pulse is applied. In this case, the potential of the emitter becomes higher than that of the base and the collector, but no excessive reverse bias is applied by turning on the diodes D1 and D2. When the diode D1 turns on, the voltage of the power supply line also increases.
D4 is turned off, and the drive pulse is not absorbed by the power supply VC. Further, since the resistances R1, R3, and R4 can be set to sufficiently high values, the influence on the drive pulse due to the turning on of the diodes D1 and D2 is extremely small. When the drive pulse swings to the negative polarity, the power supply VC and the transmission circuit 12 are electrically connected. However, by providing the power supply VC with a current limiting function, the drive pulse can be prevented from being absorbed by the power supply VC.
【0022】以上のように、本実施の形態2によれば、
探触子11の開口中央部の圧電振動子P12、P13と音響整合
層15の厚みを薄くすることにより、開口中央部において
高域周波数成分の受信感度を高くすることができる。ま
た、低域周波数において送信感度が同一レベルとなるよ
うに、分離素子ID-10〜ID-12を用いて送信感度の補正が
可能になり、また低域周波数において受信感度が同一に
なるように、加算抵抗RS-10〜RS-12と受信回路13の電流
入力アンプを用いて高い精度で受信感度の補正が可能に
なる。また、受信回路13を構成する電流入力アンプに、
過大入力による逆バイアスを防止するダイオードを設け
ることにより、駆動パルスへの影響を少なくすることが
できる。そして、近距離では高域周波数成分の受信感度
が高く、遠距離では低域周波数成分の受信感度が高いダ
イナミックフィルタ14を用いることにより、近距離から
遠距離まで高い分解能を得ることができる。As described above, according to the second embodiment,
By reducing the thicknesses of the piezoelectric vibrators P12 and P13 and the acoustic matching layer 15 at the center of the opening of the probe 11, the reception sensitivity of high-frequency components can be increased at the center of the opening. Also, the transmission sensitivity can be corrected using the separation elements ID-10 to ID-12 so that the transmission sensitivity is at the same level at the low frequency, and the reception sensitivity is the same at the low frequency. By using the addition resistors RS-10 to RS-12 and the current input amplifier of the reception circuit 13, the reception sensitivity can be corrected with high accuracy. Also, the current input amplifier constituting the receiving circuit 13
By providing a diode that prevents reverse bias due to excessive input, the influence on the drive pulse can be reduced. By using the dynamic filter 14 having high reception sensitivity for high-frequency components at short distances and high reception sensitivity for low-frequency components at long distances, high resolution can be obtained from short distances to long distances.
【0023】なお、以上の説明では、圧電振動子と、音
響整合層を共に薄くして、中心周波数を高める例につい
て説明したが、いずれか一方のみを薄くしても中心周波
数を高くすることができる。また、図3において、圧電
振動子の厚みが連続的に変化する例を示したが、階段状
に変化させても良い。In the above description, an example has been described in which both the piezoelectric vibrator and the acoustic matching layer are thinned to increase the center frequency. However, even if only one of them is thinned, the center frequency can be increased. it can. FIG. 3 shows an example in which the thickness of the piezoelectric vibrator changes continuously, but the thickness may be changed stepwise.
【0024】(実施の形態3)図6は本発明の実施の形
態3における2次元に配列された振動子を有する超音波
診断装置の概略ブロック図を示している。図6におい
て、探触子21は、超音波の送受信を行うもので、短軸方
向にM行、長軸方向にN列に配列された振動子Pi,j(1
≦i≦M、この場合にはM=6、1≦j≦N)と、その
前面に配置された音響レンズ27から構成されている。短
軸方向に配列された第j列の振動子Pi,jに対応する送信
回路22-jは、分離素子ID-k,j(i≦3の場合k=i、i
≧4の場合k=M+1−i)に、受信回路23-jは加算抵
抗RS-k,jに接続される。N個の受信回路23-jの出力は、
受信整相回路26で遅延合成される。受信整相回路26の出
力はダイナミックフィルタ24で処理され、表示部25に表
示される。(Embodiment 3) FIG. 6 is a schematic block diagram of an ultrasonic diagnostic apparatus having two-dimensionally arranged transducers according to Embodiment 3 of the present invention. In FIG. 6, a probe 21 transmits and receives ultrasonic waves, and transducers Pi, j (1) arranged in M rows in the short axis direction and N columns in the long axis direction.
.Ltoreq.i.ltoreq.M, in this case M = 6, 1.ltoreq.j.ltoreq.N), and an acoustic lens 27 arranged on the front surface thereof. The transmission circuit 22-j corresponding to the j-th row of transducers Pi, j arranged in the short axis direction includes a separation element ID-k, j (k = i, i when i ≦ 3).
If ≧ 4, k = M + 1-i), and the receiving circuit 23-j is connected to the addition resistor RS-k, j. The outputs of the N receiving circuits 23-j are
The signal is delay-combined by the reception phasing circuit 26. The output of the reception phasing circuit 26 is processed by the dynamic filter 24 and displayed on the display unit 25.
【0025】以上のように構成された超音波診断装置に
ついて、図6を用いてその動作を説明する。まず、第j
列の振動子P1,j〜P6,jのなかで、短軸方向に関して、開
口中央部にある振動子P3,jとP4,jの中心周波数が高く、
高域周波数における感度が高い。また、低域周波数にお
いて、分離素子ID-k,jと加算抵抗RS-k,jにより、振動子
P1,j〜P6,jの感度が同一レベルとなるように補正され
る。従って、近距離においては、探触子21の短軸方向の
開口中央部において感度が高い。また、遠距離において
は、探触子21の開口全体を用いて送受信される。このよ
うにして得られた受信信号は、受信回路23-jを介して受
信整相回路26に入力され、長軸方向のビームの形成が行
われる。受信整相回路26の出力は、ダイナミックフィル
タ24により処理される。ダイナミックフィルタ24の出力
は、近距離において高域周波成分が多いので、短軸方向
に関して開口が狭くなり、ビーム幅が狭い。また、遠距
離においては低域周波成分が多いので、短軸方向に関し
て開口が広く、音響レンズ27等の作用により強い収束が
可能である。The operation of the ultrasonic diagnostic apparatus configured as described above will be described with reference to FIG. First, j
Among the vibrators P1, j to P6, j in the row, the central frequencies of the vibrators P3, j and P4, j at the center of the opening are high in the short axis direction,
High sensitivity at high frequencies. At a low frequency, the vibrator is formed by the separation element ID-k, j and the addition resistor RS-k, j.
The sensitivity is corrected so that the sensitivities of P1, j to P6, j are at the same level. Therefore, at a short distance, the sensitivity is high at the center of the opening of the probe 21 in the short axis direction. At a long distance, transmission and reception are performed using the entire opening of the probe 21. The reception signal thus obtained is input to the reception phasing circuit 26 via the reception circuit 23-j, and the beam is formed in the long axis direction. The output of the reception phasing circuit 26 is processed by the dynamic filter 24. Since the output of the dynamic filter 24 has many high frequency components at a short distance, the aperture is narrowed in the short axis direction, and the beam width is narrow. Further, since there are many low-frequency components at a long distance, the aperture is wide in the short axis direction, and strong convergence is possible by the action of the acoustic lens 27 and the like.
【0026】[0026]
【発明の効果】以上のように、本発明は、配列された複
数の振動子により開口を構成し、前記各振動子から発生
する超音波の高域周波数成分の比率が開口中央部の振動
子において開口辺縁部の振動子よりも大である探触子
と、前記各振動子の感度差を補正するための抵抗加算手
段と、前記振動子で受信され、前記抵抗加算手段を通過
した被検体からのエコー信号を増幅する受信回路と、前
記エコー信号を帯域制限し、近距離では高域周波数成分
の受信感度が高く、遠距離では低域周波数成分の受信感
度が高いダイナミックフィルタとを備え、前記受信回路
は電流入力アンプであり、過大入力による逆バイアスを
防止する手段を有するベース接地回路で構成され、前記
電流入力アンプの入力が前記各振動子を駆動する送信回
路に接続されているので、開口制御が実質的に可能な、
軽量で扱いやすい探触子を有する優れた超音波診断装置
を得ることができる。As described above, according to the present invention, an aperture is constituted by a plurality of transducers arranged, and the ratio of the high frequency components of the ultrasonic waves generated from the transducers is determined by the transducer at the center of the aperture. A probe that is larger than the transducer at the periphery of the opening, a resistance adding means for correcting a sensitivity difference between the respective transducers , and a signal received by the transducer and passing through the resistance adding means.
Receiving circuit that amplifies the echo signal from the subject
The serial echo signal band-limited, the short-range high reception sensitivity of the high frequency component, and a high dynamic filter receiving sensitivity of the low frequency components in the long distance, the receiving circuit
Is a current input amplifier, and reverse bias due to excessive input
Comprising a grounded base circuit having means for preventing
A transmission circuit in which the input of the current input amplifier drives each of the vibrators.
Because it is connected to the road , aperture control is substantially possible,
An excellent ultrasonic diagnostic apparatus having a lightweight and easy-to-handle probe can be obtained.
【0027】[0027]
【発明の効果】以上のように、本発明は、配列された複
数の振動子により開口を構成し、前記各振動子から発生
する超音波の高域周波数成分の比率が開口中央部の振動
子において大である探触子と、前記各振動子の感度差を
補正するための抵抗加算手段と、被検体から受信したエ
コー信号を帯域制限し、近距離では高域周波数成分の受
信感度が高く、遠距離では低域周波数成分の受信感度が
高いダイナミックフィルタとを備えているので、開口制
御が実質的に可能な、軽量で扱いやすい探触子を有する
優れた超音波診断装置を得ることができる。As described above, according to the present invention, an aperture is constituted by a plurality of transducers arranged, and the ratio of the high frequency components of the ultrasonic waves generated from the transducers is determined by the transducer at the center of the aperture. A large probe, a resistance adding means for correcting the sensitivity difference between the transducers, and band-limiting the echo signal received from the subject, the reception sensitivity of high-frequency components is high at short distances And a dynamic filter having high sensitivity for receiving low-frequency components at long distances, so that it is possible to obtain an excellent ultrasonic diagnostic apparatus having a lightweight and easy-to-handle probe capable of substantially controlling the aperture. it can.
【図1】本発明の実施の形態1における超音波診断装置
のブロック図FIG. 1 is a block diagram of an ultrasonic diagnostic apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
【図2】(a)本発明の実施の形態1における超音波振
動子の周波数特性図 (b)本発明の実施の形態1における超音波振動子の補
正された周波数特性図 (c)本発明の実施の形態1におけるダイナミックフィ
ルタの周波数特性図FIG. 2A is a diagram illustrating a frequency characteristic of the ultrasonic oscillator according to the first embodiment of the present invention; FIG. 2B is a diagram illustrating a corrected frequency characteristic of the ultrasonic oscillator according to the first embodiment of the present invention; Of Dynamic Characteristics of Dynamic Filter in First Embodiment
【図3】本発明の実施の形態2における超音波診断装置
のブロック図FIG. 3 is a block diagram of an ultrasonic diagnostic apparatus according to Embodiment 2 of the present invention.
【図4】本発明の実施の形態2における分離素子の等価
回路図FIG. 4 is an equivalent circuit diagram of a separation element according to a second embodiment of the present invention.
【図5】本発明の実施の形態2における受信回路の等価
回路図FIG. 5 is an equivalent circuit diagram of a receiving circuit according to a second embodiment of the present invention.
【図6】本発明の実施の形態3における超音波診断装置
の概略ブロック図FIG. 6 is a schematic block diagram of an ultrasonic diagnostic apparatus according to Embodiment 3 of the present invention.
【図7】従来の超音波診断装置の概略ブロック図FIG. 7 is a schematic block diagram of a conventional ultrasonic diagnostic apparatus.
1 探触子 2 送信回路 3 受信回路 4 ダイナミックフィルタ 5 表示部 11 探触子 12 送信回路 13 受信回路 14 ダイナミックフィルタ 15 音響整合層 16 音響レンズ 17 送受信ケーブル 21 探触子 22 送信回路 23 受信回路 24 ダイナミックフィルタ 25 表示部 26 受信整相回路 27 音響レンズ Reference Signs List 1 probe 2 transmission circuit 3 reception circuit 4 dynamic filter 5 display unit 11 probe 12 transmission circuit 13 reception circuit 14 dynamic filter 15 acoustic matching layer 16 acoustic lens 17 transmission / reception cable 21 probe 22 transmission circuit 23 reception circuit 24 Dynamic filter 25 Display unit 26 Reception phasing circuit 27 Acoustic lens
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭56−144699(JP,A) 特開 昭57−203434(JP,A) 特開 昭58−29455(JP,A) 特開 平3−158142(JP,A) 特開 平7−22870(JP,A) 米国特許5840032(US,A) 国際公開91/13588(WO,A1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) A61B 8/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-56-144699 (JP, A) JP-A-57-203434 (JP, A) JP-A-58-29455 (JP, A) 158142 (JP, A) JP-A-7-22870 (JP, A) US Patent 5840032 (US, A) WO 91/13588 (WO, A1) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) ) A61B 8/00
Claims (5)
成し、前記各振動子から発生する超音波の高域周波数成
分の比率が開口中央部の振動子において開口辺縁部の振
動子よりも大である探触子と、前記各振動子の感度差を
補正するための抵抗加算手段と、前記振動子で受信さ
れ、前記抵抗加算手段を通過した被検体からのエコー信
号を増幅する受信回路と、前記エコー信号を帯域制限
し、近距離では高域周波数成分の受信感度が高く、遠距
離では低域周波数成分の受信感度が高いダイナミックフ
ィルタとを備え、前記受信回路は電流入力アンプであ
り、過大入力による逆バイアスを防止する手段を有する
ベース接地回路で構成され、前記電流入力アンプの入力
が前記各振動子を駆動する送信回路に接続されているこ
とを特徴とする超音波診断装置。An aperture is constituted by a plurality of transducers arranged, and a ratio of a high-frequency component of an ultrasonic wave generated from each of the transducers is higher than that of a transducer at the periphery of the opening in the transducer at the center of the opening. And a resistance adding means for correcting a sensitivity difference between the respective transducers , and a signal received by the transducer.
And the echo signal from the subject passing through the resistance adding means.
A receiving circuit for amplifying the items, said echo signal band-limited, the short-range high reception sensitivity of the high frequency component, the long distance and a receiving sensitivity of the low frequency components is high dynamic filter, the reception circuit Is a current input amplifier
And means to prevent reverse bias due to excessive input
The input of the current input amplifier is constituted by a grounded base circuit.
Is connected to a transmission circuit that drives each of the transducers .
辺縁部よりも前記振動子の厚みが薄いことを特徴とする
請求項1記載の超音波診断装置。2. The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1, wherein the thickness of the transducer is smaller at the center of the opening of the probe than at the periphery of the opening.
響整合層を有し、前記探触子の開口中央部において、開
口辺縁部よりも前記音響整合層の厚みが薄いことを特徴
とする請求項1または2記載の超音波診断装置。3. The probe has an acoustic matching layer on the front surface of each of the transducers, and the thickness of the acoustic matching layer is smaller at the center of the opening of the probe than at the periphery of the opening. The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1 or 2, wherein:
周波数の送信感度を補正するための分離素子を備え、前
記抵抗加算手段が、低域周波数の受信感度を補正するこ
とを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の超音
波診断装置。4. A separating device connected to each of the transducers for correcting transmission sensitivity at a low frequency, wherein the resistance adding means corrects reception sensitivity at a low frequency. The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1.
一列の振動子に関して、開口中央部の振動子が発生する
超音波の高域周波成分の比率が大であり、同一行の振動
子の特性が同一であり、前記抵抗加算手段が同一列の振
動子からの出力を加算し、前記抵抗加算された出力に対
し整相する手段を備えた請求項1から4のいずれかに記
載の超音波診断装置。5. The transducers are arranged in M rows and N columns, and the ratio of the high frequency components of the ultrasonic waves generated by the transducers at the center of the opening is large with respect to the transducers in the same column. a characteristic of the vibrator same, the resistance adding means adds the output from the oscillator in the same column, any one of claims 1 to 4 including means for phasing relative to the resistance summed output An ultrasonic diagnostic apparatus according to item 1.
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